Question

4．化合物A是一种储氢容量高、安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为：
 A（s）+H₂（g）$?_{释氢}^{贮氢}$B（s）+LiH（s）△H=-44.5kJ•mol^-1…①
已知：①在液氨中加入金属锂生成B和氢气；
②一定条件下，2.30g固体B与5.35gNH₄Cl固体恰好完全反应，生成固体盐C和4.48L气体D（已折算成标准状况）；气体D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色．
（1）A的化学式为Li₂NH，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-）（填“大于”或“小于”）．
（2）写出液氨与金属锂反应的化学方程式2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂．
（3）B在加强热时生成NH₃和另一种化合物E，该分解反应的化学方程式为3LiNH₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃．
（4）化合物E也可以作储氢材料，其储氢原理可表示为：
 E（s）+H₂（g）$?_{释氢}^{贮氢}$A（s）+LiH（s）△H=-165kJ•mol^-1…②
储氢材料可以通过加热的方式释放氢气．从实用化角度考虑，选择E（填“A”或“E”）作储氢材料更合理，理由是E的储氢量要比A多．

Answer 1

分析 在一定条件下，2.30g固体B与5.35gNH₄Cl固体恰好完全反应，生成固体C和4.48L气体D（标准状况），气体D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，可推知D为NH₃，4.48L氨气的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，其质量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根据质量守恒可知B的质量为2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩尔质量为53.5g/mol，5.35gNH₄Cl为0.1mol，B中含Li，则固体B与NH₄Cl固体反应可表为：B+NH₄Cl→LiCl+NH₃，根据Cl原子守恒，LiCl的物质的量=0.1mol，那么2.3g化合物B中含Li元素也为 0.1mol，再根据质量守恒和原子守恒（原子的种类和数目反应前后相同），则2.3gB中含有N原子为0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子为0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知B是LiNH₂，液氨与金属锂反应生成氢气和LiNH₂，
（1）B是LiNH₂，根据A（s）+H₂（g）$?_{释氢}^{贮氢}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化学式，离子半径大小，Li⁺，H^-，电子层数相同，核电荷数越大半径越小；
（2）B是LiNH₂，液氨与金属锂反应生成氢气和LiNH₂；
（3）推知B是LiNH₂，根据元素守恒可知，B在加强热时发生分解反应，生成NH₃和另一种化合物E为Li₃N，据此书写化学方程式；
（4）根据A和E储氢量的多少选择储氢材料．

解答 解：在一定条件下，2.30g固体B与5.35gNH₄Cl固体恰好完全反应，生成固体C和4.48L气体D（标准状况），气体D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，可推知D为NH₃，4.48L氨气的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，其质量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根据质量守恒可知B的质量为2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩尔质量为53.5g/mol，5.35gNH₄Cl为0.1mol，B中含Li，则固体B与NH₄Cl固体反应可表为：B+NH₄Cl→LiCl+NH₃，根据Cl原子守恒，LiCl的物质的量=0.1mol，那么2.3g化合物B中含Li元素也为 0.1mol，再根据质量守恒和原子守恒（原子的种类和数目反应前后相同），则2.3gB中含有N原子为0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子为0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知B是LiNH₂，液氨与金属锂反应生成氢气和LiNH₂，
（1）B是LiNH₂，根据A（s）+H₂（g）$?_{释氢}^{贮氢}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化学式为Li₂NH，离子半径大小，Li⁺，H^-，电子层数相同，核电荷数越大半径越小，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-），
故答案为：Li₂NH；小于；
（2）B是LiNH₂，液氨与金属锂反应生成氢气和LiNH₂，反应的方程式为2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂，
故答案为：2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂；
（3）推知B是LiNH₂，根据元素守恒可知，B在加强热时发生分解反应，生成NH₃和另一种化合物E为Li₃N，反应的化学方程式为3LiNH₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃，
故答案为：3LiNH₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃；
（4）根据A的化学式为Li₂NH，E为Li₃N可知，E的储氢量要比A多，所以选择选择储氢材料E比较合理，
故答案为：E，E的储氢量要比A多．

点评 本题考查无机物推断，侧重考查学生对知识的迁移应用与综合分析解决问题能力，对学生的逻辑推理有较高的要求，把握A中含Li元素，B物质化学式的推断是解题关键，难度较大．